电网同期线损检测系统的设计与实现路径

唐 赓

（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300）

伴随着智能电表的推广和使用，用电信息系统也到了完善，无论是在完整性或时效性方面都有了很大的提升，相应的线损检测系统也越来越完善。近年来，我国各省市都着手于计量关口改造，构建集抄系统，使现有的线损检测系统具备基础管理功能，但是通过实际使用情况来看，多数检测系统存在着功能片面，分析能力薄弱的现象，且各区域和单位之间的管理模式无法做到统一，差异性较大。由于缺乏引导性和规范性，多数单位还处于独立摸索阶段，严重影响线损管理的进步和完善。运用现有的线损管理系统对10 kV及以下配电网进行管理，受管理能力的影响，线损波动较大，影响电网平稳运行，因此构建全新的线损检测系统拥有很强的工程价值和实用性。为了解决先前提到的管理问题，本文提出全新的线损检测系统的设计方案，并通过工程测试证明该系统具备实际应用效果。

1 电网同期线损概述

线损指的是电能在电网传输过程中产生的损耗，换句话来讲，线损是有功、无功电能以及电能损耗的相加总和。电网产生线损的主要原因有2方面。一方面是电能在运输过程中产生的损耗，发电企业向电力用户传送电能时，需要以电网为传播媒介，但是电网中设有线性变电原件，且数量众多，会产生阻抗、电抗，电能在通过线性变电原件时受阻抗、电抗的影响，会发生电能损失，这是引起线损的主要原因；另一方面是电能在传送过程中还会发生电磁转换，转换过程中也势必会造成电能损失，也是造成线损的主要原因。除了这2点主要原因，电力设备漏电、计量设备测量不精准和管理制度不完善都会造成电量损耗。由于电能是我们应用的最为频繁的能源之一，产生的线损会对电能经济效益造成影响，因此需要在线损检测方面投入足够的关注度，通过创建完善的系统来降低这方面的损耗。

（1）统计线损电量。由于电能表计量不准确产生的线损。该线损数值指的是原始供电量和实际售电量之间的差值，我们将其称之为统计线损，统计线损又包含技术线损、管理线损2方面；

（2）技术线损。电能运输时，通过线性变电原件收阻抗、电抗影响，产生的电能损失，也可称之为理论线损。技术线损可以通过计算得到精确的数值，还可以借助相应的技术措施来起到降损的效果，也就是说技术线损是可以被控制和减少的；

（3）管理线损。电力设备陈旧、老化，运行过程时容易发生故障而产生的电能损失。例如计量表计算误差较大，电力设备绝缘能力弱而引发漏电等，都是造成管理线损的直接原因。管理人员可以通过定期组织电力巡查、进行设备维修等方式来起到降低管理线损的目的。

近年来我国提倡节能减排，低碳环保的发展理念，因此控制电网同期线损，不仅贴合当下的发展理念，还能提高经济效益，具有多方面的运行优势。若想将线损控制在理想数值，就必须对电网进行的线损监测，将降低线损作为电网管理的重要内容，通过数字化的手段对其进行全面监测和管理，并通过不断完善最终实现智能管理。

2 线损监测系统具体架构设计

为了更好的解决现阶段线损管理所存在的多种问题，应该尽快的将管理过程中需要应用到的管理手段、所用技术进行统一规范，将线损统计分析作为核心功能，辅助同期、理论计算，从多方面对线损进行检测，将设备运行状态、最大负荷数值和各项基础数据掌握清楚，以此来实现管理精益化和实时化。

2.1 系统功能实现

于电力系统中应用线损检测系统，可以对电网线损量和造成线损的原因进行全面监测和分析，对电网运行进行实时监测和管理，并将数据进行保存，方便为同期降损提供参考数据。按照逻辑功能划分可分为4个层面，分别为数据收集模块、信息传送模块、数据处理模块和业务应用模块，系统会配备调用接口，供客户端使用，方便用户与系统传输数据。

（1）数据收集模块。主要构成部分是终端设备，主要工作内容是对检测数据进行现场收集和存储。采集工作完成后，通过初步筛选，判断数据是否具有完整性，需要将无效和错误的数据剔除出去，将有效数据分离出来，储存到中间数据库，方便后期使用。该系统运用的是定时模式，可定期对数据进行自动收集和读取。与此同时，该系统还设有电量补采功能和信息预处理功能，有助于判断数据是否具有完整性和连续性。除了上述的常用功能，还配备了异常报警功能，对电流、电压和电表进行在线实时检测，可以及时捕捉异常信号，对管辖区的电网进行动态监控，在线损突变时可以及时报警；

（2）信息传送模块。作为系统与服务主站之间的连接通道，为二者之间的信息传输提供稳定通道，该系统中的信息传送模块运用的是GPRS公网和230M无线网，为信息提供更加稳定的传输环境；

（3）数据处理模块，信息完成筛选后，对其进行管理，还可将零散数据进行分类归纳，以统计报表的形成展现出来，使其更具直观性，方便对比。后期工作人员在使用时，参数数值、设备型号等内容一目了然，便于技术人员进行查询和维护。其中的线损管理功能还可按不同时段对数据进行分析，时段可按月度、季度和年度来划分。另外，该系统还可对采集回的数据进行分类整理，规范且准确的数据可以为电力企业的线损管理和日常营销提供参考依据，有助于公司管理层做出正确的运行决策。

2.2 总体架构设计

为了确保使用功能全面和对系统进行实时监测的需求，在线损监测系统的总体架构设计方面需要更加严谨，经过反复研究和实验，将其组成部分划分为4个层面，分别为后台服务基站、通信板块、信息存储板块和用户终端。为了方便不同系统之间进行信息传递，该系统运用了Service-Oriented Architecture架构设计，通过Enerprise Service Bus服务总线完成与外部系统的信息交互工作。其具体框架构成如图1所示。

图1 电网同期线损监测系统具体框架构成Fig.1 The specific framework of the synchronous line loss monitoring system of the power grid

由图1可知，各模块之间联系紧密，即可独立运行还能协调工作，分布式架构更具实际运行效果，对各类数据进行统一管理。并根据用户的实际需要将多个模块整合在同一台工作站中，方便用户使用。运用GPRS专网和230 M专网对客户进行通信测试服务，运用自身带有的测算力对各层级设备进行联调测试，应用于单体或系统之中都可以，在需要时还可以完成上下行数的数据传输及交换工作。该线损监测系统在运行时主要借助Enerprise Service Bus总线将所获取的电能表数据和线损统计量等内容由服务终端传送至主站端线。对信息进行基本处理后，将所得结果回传至监测系统。该线损监测系统的框架拥有良好的兼容性和灵活性，在使用时可以根据使用者的实际需求或突发情况调整服务模块、内容和目标，更改时不影响其他模块的工作状态，系统可对多平台进行异构服务，调用时更加灵活。

2.3 软件架构设计方案

在创建线损监测系统软件框架时，使用的是Visual C++技术，其具体框架如图2所示。

图2 电网同期线损监测系统软件总体架构Fig.2 The overall architecture of the power grid synchronization line loss monitoring system software

由图2可知，线损分析模块主要由4部分构成，4个模块协同合作，最终实现对线损全面监测的目的。为了更好的掌握电网中线性变电元件的耗损情况，需要将电网设备原有参数和实际负荷参数结合起来进行深度计算，并根据电力运输线路中不同分段的节点线损数量，判断出电网中的传送能力较为薄弱的线路或节点，以便对电网进行更具针对性的局部维护和监管，起到更好的降损效果。该系统中采用的计算方法主要有3种，分别为电量法、电流法和潮流法，除了应用先进的计算方法，还需要结合工作人员提供的基础数据，才能获得更加准确的计算结果。

此外，为了使用者可以快速的获取线损信息和比对结果，该系统中还特别添加了数据库表模块对所得结果进行存储，方便用户调取和使用。当用户输入指定口令查询线损情况时，后台会直接调取相关记录并进行展示，可以大幅度减少操作和等待时间，其具体流程如图3所示。

图3 软件计算流程框图Fig.3 Block diagram of software calculation process

3 仿真实验和线损管理建议

3.1 仿真实验

为了检测该线损监测系统是否具备可实施性，我们对其进行了仿真测试，将电路中的负荷节点数量设为18个，数值为10 kV，并且将各级配变容量和长度数值都做了明确的规定。将原有的线损监测系统和本文提到的进行数据对比，并将其同期结果通过表格的形式展示出来，具体情况如表1所示。

由表1可知，无论是在实际线损率和监测线损率上，本文所提到的系统相较于传统检测系统在数据上都更具优势，计算结果与预定数值更加接近，通过仿真实验证明该系统具备有效性和实用性。

表1 电网同期线损情况对比Tab.1 Comparison of line loss in the same period of power grid

3.2 线损管理发展建议

（1）规范业务管理，与电网检测中应用同期线损监测系统，有助于提升各部门之间的协同性，可应用于关口计量和档案管理等多个层面之中，可以实现跨专业操作，使工作更具时效性和协调性，提升电力企业的工作效率，构建增加完善的工作体系；

（2）提升应用水平，应用线损监测系统，可以使监测数据更具准确性和时效性，为用户提供更具参考价值的整合数据。还可将用户档案和用电信息趋于统一，进而提升电力系统整体的数据质量，最终达到提升系统应用水平的目的；

（3）加强线损精益化管理，对多电路线损数据进行同期管理，从线损数据和波动中我们就可以直观的判断出该电力单位或该承包线段的管控、降损能力，进行深入分析后还可判断出其在生产经营中面临的具体问题，实现从“单纯控制指标数值”到“真正控制降损”的转变，将工作落到实处，充分调动各电力企业和基层员工的节能损耗的意识，发挥自身的创新性和主观能动性，切实提升线损管控水平；

（4）提高经济效益，与实际管理中应用线损检测系统，可以大幅度减少统计人员的日常工作量，用智能代替人工，更具效率和准确性。另外，应用该监测系统，还能检测出易损、重损单元，及时发现用户的窃电行为和计量装置运行异常等行为，减少不必要的设备损耗，从多个方面为电力公司减少经济损失，经济效益，确保电力企业可以稳定健康的运行；

（5）挖掘数据价值，应用线损监测系统后，可为企业和工作人员提供实时采集数据，为企业经营提供准确可靠的经营指标，严格把控审计风险。对购电、售电和损耗的各项数据进行深度分析，为企业决策者提供更好的参考参数。国家通过调查同期线损情况，还可以深入掌握电网损耗情况，对不同的地区和电力单位推行不同的管控政策，加强成本管理，争取出更好地电价政策，为广大用电用户直接购电提供有力支撑。还可将各行业的用电信息情况进行整合，将具体用电量和经济社会指标联系起来，为政府提供宏观经济决策，对于经济架构的调整和绿色节能减排提供辅助参考资料。

4 结语

伴随着电网的深度发展，用电客户的需求也在不断提升，电网电能质量管理也成为电力企业需要着重加强的工作内容，而线损检测系统作为其中重要的一方面，更是需要投入足够的关注度对其进行发展。本文基于此种情况设计了一套电网同期线损监测系统，从硬件和软件方面入手，从计算方法、系统模型和架构等多个方面进行设计和阐述，以此来坚实线损管理基础，消除噪声数据，提升计算准确率，为使用者提供更具准确性的源头数据。并创建相应的异常内控体制，大幅度缩短处理异常状态的时间。最后为了验证该线损监测系统具备有效性和可应用性，制定了仿真实验的实验背景和各项数据参数，与此种情况下进行了测试，并根据实际测试结果给出了适当地发展建议，方便今后其更好地为电力系统服务。